工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)3.1工業(yè)機(jī)器人的組成-課件

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)3.1工業(yè)機(jī)器人的組成-課件第一頁，共22頁。工業(yè)機(jī)器人的組成第二頁，共22頁。主要內(nèi)容系統(tǒng)組成機(jī)械部分控制部分傳感部分第三頁，共22頁。一、系統(tǒng)組成工業(yè)機(jī)器人由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織正式定義為“自動(dòng)控制的可重復(fù)編程的多功能機(jī)械手”。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工業(yè)機(jī)器人由三大部分6個(gè)子系統(tǒng)組成。第四頁，共22頁。一、系統(tǒng)組成機(jī)械部分：用于實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作，包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；傳感部分：用于感知內(nèi)部和外部的信息，包括：感受系統(tǒng)和機(jī)器人——環(huán)境交互系統(tǒng)；控制部分：控制機(jī)器人完成各種動(dòng)作，人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。第五頁，共22頁。一、系統(tǒng)組成工業(yè)機(jī)器人的組成系統(tǒng)之間關(guān)系及與工作對(duì)象的關(guān)系第六頁，共22頁。二、機(jī)械部分

1.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)又稱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也稱操作機(jī)，通常由桿件和關(guān)節(jié)組成。從功能角度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為：第七頁，共22頁。二、機(jī)械部分

1.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)臂部：手臂，用以連接腰部和腕部，用以帶動(dòng)腕部運(yùn)動(dòng)。腰部：立柱，是支撐手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部運(yùn)動(dòng)，與臂部運(yùn)動(dòng)結(jié)合，把腕部傳遞到需到的工作位置。機(jī)座（行走機(jī)構(gòu)）：機(jī)座是機(jī)器人的支持部分，有固定式和移動(dòng)式兩種，該部件必須具有足夠的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)手部腕部臂部腰部機(jī)座手部：末端執(zhí)行器，其作用是直接抓取和放置物件。腕部：連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變手部的姿態(tài)。第八頁，共22頁。二、機(jī)械部分

2.驅(qū)動(dòng)—傳動(dòng)裝置工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分，它們通常與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連成機(jī)器人本體。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第九頁，共22頁。二、機(jī)械部分

2.驅(qū)動(dòng)—傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)器通常有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)：直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)。液壓驅(qū)動(dòng)；氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器各種電、液、氣裝置第十頁，共22頁。驅(qū)動(dòng)器氣動(dòng)直動(dòng)氣缸氣動(dòng)馬達(dá)氣爪液壓液壓馬達(dá)液壓缸電動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電液氣綜合驅(qū)動(dòng)第十一頁，共22頁。

直流伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)放大器步進(jìn)電機(jī)直驅(qū)電機(jī)交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)放大器直流無刷電機(jī)第十二頁，共22頁。二、機(jī)械部分

2.驅(qū)動(dòng)—傳動(dòng)裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的有：諧波減速器、滾珠絲桿、鏈、帶以及各種齒輪系。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)諧波傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)第十三頁，共22頁。二、機(jī)械部分

2.驅(qū)動(dòng)—傳動(dòng)裝置由諧波發(fā)生器（橢圓形凸輪及薄壁軸承）、柔輪（在柔性材料上切制齒形）以及與它們嚙合的鋼輪構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第十四頁，共22頁。三、控制部分

1.人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)是使操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置。該系統(tǒng)歸納起來分為兩大類:指令給定裝置和信息顯示裝置。第十五頁，共22頁。三、控制部分

2.控制系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般由控制計(jì)算機(jī)和伺服控制器組成。控制計(jì)算機(jī)不僅發(fā)出指令，協(xié)調(diào)各關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)之間的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要完成編程、示教/再現(xiàn)，在其他環(huán)境狀態(tài)（傳感器信息）、工藝要求，外部相關(guān)設(shè)備（如電焊機(jī)）之間傳遞信息和協(xié)調(diào)工作。伺服控制器控制各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)器。第十六頁，共22頁。四、傳感部分

1.感受系統(tǒng)感受系統(tǒng)包括內(nèi)部檢測系統(tǒng)與外部檢測系統(tǒng)兩部分。內(nèi)部檢測系統(tǒng)的作用就是通過各種檢測器，檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)境況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定值進(jìn)行比較后對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整以保證其動(dòng)作符合設(shè)計(jì)要求。外部檢測系統(tǒng)檢測機(jī)器人所處環(huán)境、外部物體狀態(tài)或機(jī)器人與外部物體的關(guān)系。第十七頁，共22頁。內(nèi)部傳感器用途機(jī)器人的精確控制檢測的信息位置、角度、速度、加速度、姿態(tài)、方向等所用傳感器微動(dòng)開關(guān)、光電開關(guān)、差動(dòng)變壓器、編碼器、電位計(jì)、旋轉(zhuǎn)變壓器、測速發(fā)電機(jī)、加速度計(jì)、陀螺、傾角傳感器、力（或力矩）傳感器第十八頁，共22頁。外部傳感器用途了解在工件、環(huán)境或機(jī)器人在環(huán)境中的狀態(tài)、對(duì)工件的靈活、有效的操作檢測的信息工件和環(huán)境：形狀、位置、范圍、質(zhì)量、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)、速度等機(jī)器人與環(huán)境：位置、速度、加速度、姿態(tài)等對(duì)工件的操作：非接觸（間隔、位置、姿態(tài)等）、接觸（障礙檢測、碰撞檢測等）、觸覺（接觸覺、壓覺、滑覺）、夾持力等所用的傳感器視覺傳感器、光學(xué)測距傳感器、超聲測距傳感器、觸覺傳感器、電容傳感器、電磁感應(yīng)傳感器、限位傳感器、壓敏導(dǎo)電橡膠、彈性體加應(yīng)變片等。第十九頁，共22頁。四、傳感部分

2.機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)

機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元,如加工制造單元、多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床或設(shè)備、多個(gè)零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)去執(zhí)行

復(fù)雜任務(wù)的功能單元。第二十頁，共22頁。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)手部腕部臂部腰部基座驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電

液

氣控制部分控